中机国际工程设计研究院有限责任公司

一、基本情况

（一）案例简介

　　基于BIM的装配式建筑设计协同管控集成系统是以三维正向设计工作流为指导，融合BIM技术、模型轻量化技术以及互联网技术等技术，构建了流程化、可视化、标准化的装配式建筑BIM全专业设计协同管理平台，进行了BIM设计软件和设计过程业务管理的集成，实现了BIM模型信息与项目管理信息的数据互联互通。协同设计系统将BIM正向设计理念融入装配式混凝土建筑实际项目中，各相关专业在协同环境中应用BIM技术进行集成交互，并在设计过程中通过协同校审、过程监控、流程审批、进度预警等功能实现全专业的一体化管控，实现了装配式建筑BIM协同正向设计过程的可追溯和可监控，有效提升了装配式建筑设计质量。

　　图1 基于BIM的装配式建筑设计协同管控集成系统主界面

（二）申报单位简介

　　中机国际工程设计研究院有限责任公司(简称CMIE)作为我国最早组建的国家大型综合性设计单位之一，隶属于世界500强企业中国机械工业集团有限公司，是中国机械设备工程股份有限公司的全资子公司。经过七十年的发展壮大，中机国际目前业务范围涵盖工业工程、测控与检验工程、民用建筑工程、市政工程、环境工程、能源工程六大业务领域，拥有8大行业32个专业类别甲级设计资质，是集工程咨询、工程设计、工程总承包、项目管理、工程监理、工程勘察、工程施工、专用设备设计与制造、设备成套和工程技术研究于一体的高新技术企业。

二、案例应用场景和技术产品特点

（一）技术方案要点

　　1.基于国产BIM引擎实施协同设计：在国产自主研发的P3D引擎(由中国建筑科学研究院研发的一种三维图像软件引擎)的基础上，进行全专业BIM设计的协同模块开发，实现装配式建筑一体化集成设计。

　　2.设计过程业务管控平台：基于服务的SOA(面向服务架构)架构技术搭建系统框架平台，实现业务接口组件和三方软件及系统的对接和集成，以及系统所有业务功能维护、业务调整修改以及业务兼容性和扩展、扩容性承载平台。

　　3.多专业云协同：提供建筑、结构、机电、装配式等专业设计功能，可实现专业间共享模型数据，互相引用参考，方便多专业异地协同工作。

　　4.BIM设计与设计过程业务深度集成：覆盖所有设计环节，提供进度计划，设计提资与校审，图档管理等模块，平台统一管理，实现设计过程管控，提升设计质量。

5.BIM设计轻量化校审：采用高效数据库技术，解决多专业集成信息模型的存储问题，实现BIM设计轻量校审、BIM模型轻量化展示。

　　图2 基于BIM的装配式建筑协同设计技术体系

（二）产品特点及创新点

　　1.具备从项目立项、单体工程分解、设计团队的组建、设计任务派发、权限的划分、设计进度计划管控、设计过程业务流程审批到图档模型归档等设计业务模块，实现项目设计全过程管理。

　　2.具备设计过程的专业提资、校对审核流程在线审批及预警提醒，以及设计过程进度节点的管控和消息提醒等。

　　3.实现BIM协同设计软件的上传模型和模型轻量化转换、自动同步功能;同时在设计管理平台实现轻量化模型的查询、预览等功能。

　　4.具有客户端与服务器图档文件的自动读取上传和图档同步功能，并可在BIM设计各专业图档与设计院管理系统图档实时互通、自动更新、图档的实时查阅和自动归集管理。

　　5.BIM各专业设计过程业务与设计管理系统过程业务流程可互联互通，在BIM设计平台可直接发起设计相关的业务审批流程。

　　6.在BIM软件环境中，可直接实现协同设计成果轻量化发布，即将当前显示模型的三维视图进行图层轻量化并发布到设计协同管控集成系统的网页端，由不同角色人员进行成果的在线轻量化模型预览、批注、审批等操作。

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　　在BIM软件体系的选择上，目前行业内BIM设计软件仍存在轻量化程度不理想，运行硬件需求高、非自主研发技术不可控等缺点，诸如Revit、Tekla、Allplan、ArchiCAD等主流建模软件。市场上还具有各类以专项业务为主要发展方向的BIM软件，例如专注于造价的广联达BIM土建计量平台GTJ，专注于建筑工业化设计的软件Planbar，以及专注于建造管理的鲁班BIM，在装配式协同管理也有诸如基于BIM的装配式建筑协同管理系统GDAD-PCMIS。与上述各类软件相比，本系统除能实现BIM多专业建模、装配式混凝土建筑工业化设计以及设计项目管控以外，强调的是将多项技术融合应用，凸显基于BIM的装配式建筑一体化集成设计技术。

　　本系统平台通过国产自研引擎进行再研发，形成协同设计软件和协同设计过程管控平台两大成果，并相互深度集成，实现设计人员一处登录协同设计平台即可跨软件和平台操作自己权限范围内的工作;实现专业设计和过程管控的对接和融合;借助协同设计平台，逐步形成一套规范化，标准化、统一化的管理体系和支撑数据库，逐步解决装配式建筑设计的管理难点，有效提高了装配式建筑设计的整体管理水平和设计工效。

（四）应用场景

　　该系统主要适用于装配式混凝土结构建筑工程项目设计，目前该系统已纳入湖南省装配式建筑全产业链智能建造平台企业侧子平台范畴，在湖南省进行了推广应用，通过在同一平台进行设计与管理，实现多专业异地协同工作，促进了设计过程管控，提高了设计效率，强化了质量管控，取得了良好的应用效益。

三、案例实施情况

（一）工程项目基本信息

　　系统应用情况以湖南省邵阳市隆回县芙蓉学校项目为例，项目建筑面积1601.40平方米，地上四层，总高度14.80m，采用装配式混凝土框架结构，主要预制构件为叠合板、预制楼梯、预制柱、预制外墙等，装配率为64.53%。

（二）应用过程

　　1.采用BIM正向设计模式。本项目全程采用协同管控集成系统的BIM软件端实施BIM设计，按照BIM设计要求不仅包含建筑物构件的几何信息、专业属性及状态信息，还包含了非构件空间(如消防分区、疏散距离)的状态信息，以及实际配筋与计算配筋、规范、构造措施比对等信息，有效提升了BIM信息的丰富程度，与设计关联程度更高。

　　图3案例项目各专业采用BIM协同交互设计

通过专业提资、专业收资功能，各专业在同一个BIM文件中，采用并行设计工作模式，利用数据共享以及可视化服务，实在各专业设计交互。通过参数化部署，将已有构件根据参数规则进行相应的深化布置，设计师需要关注的是如何进行合理地设置参数。同理，装配式建筑构件详图也可基于已完成深化设计的BIM模型，通过参数设置进行自动转换生成，实现智能化出图。

　　图4案例项目软件端协同设计提资界面

　　图5 装配式建筑混凝土模块参数化配筋

　　图6 装配式建筑混凝土模块辅助出图工具

　　图7案例项目构件深化及智能出图

　　2.实现项目全程管控。项目各专业设计人员通过用户账号登录集成系统，在具有自定义权限设置的设计软件端及管控平台端，同步开展设计工作，在设计工作中完成设计流程，实现了BIM软件与管理平台的集成。设计人员在完成专业间的BIM协同交互设计后，在BIM软件端点击与平台端对应的功能，就可进行设计流程审批管理工作。与此同时，整个设计项目的任务、进度和设计成果管控也可在设计环境中集中完成。最终的设计成果可以通过BIM轻量化模型提交给校审人员进行进一步的校审和反馈。

图8协同管控系统平台端登录界面

　　图9案例项目进度控制

　　图10案例项目提交设计成果进入设计审核流程

　　图11可视化设计流程追溯及管控

四、应用成效

图12案例项目三维校审过程

（一）解决的实际问题

　　1.解决了采用BIM正向设计时，BIM建模与出图任务协调管理难的问题。基于BIM的装配式建筑设计协同管控集成系统对BIM设计软件和设计项目管理软件的各项功能进行了集成，设计师在BIM设计过程中，实现任务下发、成果提资等各项任务都能够按照既定计划接收到通知提醒，各项管理任务在设计过程中协同完成，提高了BIM正向设计的管理效率。2.解决了BIM设计模型难以轻量化校审的问题。BIM设计模型在软件端中信息数据多、体量大，基于原始BIM模型进行校审对人员软件操作、本地硬件配置提出了较高要求。基于BIM的装配式建筑设计协同管控集成系统创新性将本地软件端的BIM模型实现轻量化处理，上传至平台端，在网页中即可实现三维模型校审，校审人员可以直接查看轻量化的BIM模型，其具有运行速度快、操作方式便捷、可直接对模型中的各项设计问题进行三维定位及说明等优势，较大提升了BIM设计成果校审流程的效率和质量。

（二）应用效果

　　本案例项目通过基于BIM的装配式建筑设计协同管控集成系统提供的建筑、结构、机电、装配式等专业设计功能，实现了专业间共享模型数据，互相引用参考，方便多专业异地协同工作，设计团队采用了BIM协同正向设计方式，设计质量显著提高，并且提供进度计划、设计提资与校审、图档管理等模块，实现设计流程统一管理。采用高效数据库技术，解决多专业集成信息模型的存储问题，实现模型轻量化展示、BIM模型在线校审。设计校审人员在填写校审表单时，可在表单网页内直接查看三维BIM模型，并对校审问题提出的实际部位进行精准定位。设计团队在查看校审问题条目时，可一键跳转到各条目所定位的校审问题，在提高了协同工作效率的同时，还能够确保每一条校审问题都能够被精准解决，设计效率和质量都得到了明显提升。该系统可直接提供满足湖南省BIM审图要求的模型，相较于传统的BIM翻模模式，在实现设计管控的同时，更系统化、规范化满足审图要求。

（三）产生的效益情况

　　1.经济效益。本系统目前已经在中机国际的多个装配式建筑设计项目中进行了试点应用，极大地推动了基于BIM的装配式建筑正向设计模式的实现。目前本系统依托湖南省装配式建筑全产业链智能建造平台，将进一步向湖南省和全国装配式建筑设计行业进行推广。

　　2.社会效益。基于BIM的装配式建筑协同正向设计是装配式建筑设计的未来发展方向，能够极大地提升装配式建筑设计质量和效率，同时能够为装配式建筑全过程信息化管理提供核心数据来源。本系统对湖南省和全国装配式建筑高质量、智能化、精细化发展具有一定借鉴意义。

　　执笔人:

　　中机国际工程设计研究院有限责任公司(李乐天、韩磊)

　　审核专家:

　　陈顺清(奥格科技股份有限公司，董事长、教授级高工)

　　魏来(中国建筑标准设计研究院，副总建筑师)